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1、柏努利实验一、实验目的1、研究流体各种形式能量之间关系及转换，加深对能量转化概念的理解;2、深入了解柏努利方程的意义。二、实验原理l、不可压缩的实验液体在导管中作稳定流动时，其机械能守恒方程式为:zg +1 + 匕 + W = zg + 墅 + 匕 + Y h12 pe22pf(1)式中：u2分别为液体管道上游的某截面和下游某截面处的流速，m/s；P2分别为流体在管道上游截面和下游截面处的压强，Pa；zz2分别为流体在管道上游截面和下游截面中心至基准水平的垂直距离，m;P流体密度，Kg/m； We液体两截面之间获得的能量，J/Kg;g重力加速度，m/s2；工hf 流体两截面之间消耗的能量，J/
2、Kg。2、理想流体在管内稳定流动，若无外加能量和损失，则可得到：Z1g +(2)表示1kg理想流体在各截面上所具有的总机械能相等，但各截面上每一种形式的机械能并不一 定相等，但各种形式的机械能之和为常数，能量可以相互转换。3、流体静止，此时得到静力学方程式:PPZ g +=Z g +丄1 P 2 P(3)所以流体静止状态仅为流动状态一种特殊形式。三、实验装置及流程试验前，先关闭试验导管出口调节阀，并将水灌满流水糟，然后开启调节阀，水由进水管送入 流水槽，流经水平安装的试验导管后，试验导管排出水和溢流出来的水直接排入下水道。流体流量 由试验导管出口阀控制。进水管调节阀控制溢流水槽内的溢流量，以保
3、持槽内液面稳定，保证流动 系统在整个试验过程中维持稳定流动。d=18mm四、实验内容（一）演示1、静止流体的机械能分布及转换将试验导管出口阀全部关闭，以便于观察（也可在测压管内滴入几滴红墨水），观察A、B、C、 D点处测压管内液柱高低。2、一定流量下流体的机械能分布及转换缓慢调节进水管调节阀，调节流量使溢流水槽中有足够的水溢出，再缓慢慢开启试验导管出口 调节阀，使导管内水流动（注意出口调节阀的开度，在实验中能始终保持溢流水槽中有水溢出），当 观察到试验导管中部的两支测压水柱略有差异时，将流量固定不变，当各测压管的水柱高度稳定不 变时，说明导管内流动状态稳定。可开始观察实验现象。3、不同流量下稳
4、定流体机械能分布及转换连续缓慢地开启试验导管的出口阀，调节出口阀使流量不断加大，观察A、B、C、D处测压管 内液柱变化。（二）实验1、流量一定，确定流体各截面静压能.接演示部分，试验导管内流量达到稳定后，取一量筒和秒表，在导管出口，用体积法测流量， 并对压差计读数进行校核看是否与式（2）计算结果相等。五、实验结果与数据处理1、实验设备基本参数 d=30 mm，d=18 mm2、实验数据记录及整理表1 实验记录表序号H, mmH2Oh1h2h3h4h5h6h7h8V，mlt,s133253380331033103310332032503320100014.53233103370331033103
5、290330032203300100013.72332003300320032103200320531003190100011.831、计算压强：由压强换算公式:10.33mH2O =1.0133 X105Pa 得:例: 3325 mmH2O3.32510.33X 1.0133 X105 Pa = 32616Pa2、计算速度：由列举序号1计算uu2如下:_ V=s_1Vs兀7 d 2T 11000X 10 - 6 14.53=0.09736 m /s 兀/x 0.03 24Vs兀7_d 2421000 X 10一61453 二 0.2765 m/s兀X 0.0182表2实验结果整理表序号静压强
6、，PaPAPBPCPDu ,m/su ,m/s1326163246932469318800.097360.27652324693246932273315560.10310.28643313903139031390304090.11960.3322U 2 pU 2 pz g + + _L = z g + 2 + 2_由丁22P核算A与B、C与D是否与上式相等P1PU 2=z g + L +2 丁当液体流经的系统为一水平装置的管道时，由于A点与B点高度，即U 2Z = Z z 1 g +- +A B ,P1_PU 2=z g +2 +2 丁P2P 可简化为U 2A +TPAPu A + L =只需
7、核算2 pu B +鼻2p 是否相等即可=32 .6 54 J/K g=32 .474 J/Kgu 2 p 0.2 765 232616A + A = + 丁 h21000u 2 p 0.09736232469B + B =+丁 丁21000可知，A点截面静压能和B点截面静压能并不相等。u 2丿 +同上，分别核算同一高度A与B和同一高度的C与D,2P2是否相等，并将结果列于下表:序号静+动压头AJ/KgBJ/Kg132.65432.474232.51032.474331.44531.397序号静+动压头CJ/KgDJ/Kg132.47431.918232.27831.627331.39730.
8、464由上表比较得，同一高度下的两点截面静压能并不相等。六、实验结果与总结由上表比较得，同一高度下的两点截面静压能并不相等，U 2 pU 2 pZ g +1+ _L = Z g +2 + _2_12p22p该式是理想流体在管内稳定流动，无外加能量和损失情况下可相等，实际流体在管内流动时有流动阻力、管壁摩擦力等阻力存 在，不能做到完全相等，但结果相近。对于实际流体ho,则各截面的机械能之和必随流过距离的 增加而减小，之间的差值即为阻力损失压头。实际流体流动过程中的各种阻力均与流速有关。实验注意事项1.本实验装置系演示仪器，因此所测得的数值精确度较差，但在一定情况下仍能定量地说明问 题。2.高位槽
9、的水位一定要和溢流口相齐，否则流动不稳定，造成很大实验误差。表三核算结果3. 若管内或各测压点处有气泡，要及时排除以提高实验的准确性。4. 有的标尺固定不紧，因振动会上下移动，应及时予以调整。5. 测压孔有时会被堵塞，造成测压管液位升降不灵，此时可用吸球在测压孔上端吸放几次即可疏通。七、思考题1、管内的空气泡会干扰实验现象，请问怎样排除? 答：调节流量，调节压力，但不超过最大压力。2、实验结果是否与理论结果相符合？解释其原因。z g +答：不相符，因为 1P2P 该式是理想流体在管内稳定流动，无外加能量和损失情况下可相等，实际流体在管内流动时有流动阻力、管壁 摩擦力等阻力存在，不能做到完全相等，但结果相近。3、比较并列2根测压管（hl与h2、h3与h4、h5与h6、h7与h8）液柱高低，解释其原因。答：偶数的液柱比奇数的液柱高，即h2、h4、h6、h8分别高于hl、h3、h5、h7。因为hl、h3、h5、 h7测的是静压强，h2、h4、h6、h8测的不是静压强。化工原理实验柏努利实验
